| 研究課題/領域番号 |
16H02315
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
高田 保之 九州大学, 工学研究院, 教授 (70171444)
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| 研究分担者 |
高橋 厚史 九州大学, 工学研究院, 教授 (10243924)
河野 正道 九州大学, 工学研究院, 教授 (50311634)
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| 研究協力者 |
Sefiane Khellil エディンバラ大学, 教授
Kim Jungho メリーランド大学, 教授
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)
2018年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2017年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2016年度: 26,650千円 (直接経費: 20,500千円、間接経費: 6,150千円)
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| キーワード | 伝熱機器 / 液滴 / 酸化被膜 / 熱物性 / 熱伝達 / 噴霧冷却 / 濡れ性 / 熱工学 / 相変化 / 表面・界面物性 |
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| 研究成果の概要 |
噴霧冷却は急速冷却技術の本命であるにもかかわらず，その物理機構は未解明のままである．本研究では，表面酸化の影響を考慮しつつ高温域での固液接触の素過程の解明を目指して，(1)固液接触および動的濡れ観察，(2)非定常熱伝導モデルによる酸化被膜の影響評価を行った．酸化被膜の熱拡散率，比熱および密度のデータを用いて，固液接触時の固液界面温度を非定常熱伝導モデルにより推定したところ，酸化被膜の種類に関わらず約250℃で急冷が開始されることが新たな知見として得られた．この温度は熱力学的過熱限界温度以下であり，見かけ上高温で急冷が開始される場合でも液滴が衝突する際の固液界面温度は約250℃である．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
液体の相変化を利用した高温面の冷却は鉄鋼業における冷却プロセスなど工学の基盤技術である．これまで水による高温面の冷却過程において急速冷却を開始する，いわゆるクエンチ点における高温面の温度は300～600℃の範囲に分散し，統一的な理解ができなかった．600℃という高温は液体が熱力学的過熱限界温度(約320℃)をはるかに超え，この状態で水が液体で存在できるはずがないというのが学界における否定的な意見であった．本研究で，酸化被膜の影響を考慮した上で非定常熱伝導モデル固液界面温度を推定したところ，その値は約250℃となることが分かった．これはこれまでの論争に決着をつけることができる研究成果である．
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